[發明專利]一種軸力和扭力雙向復合減震器以及減震方法

在審

• 申請號: 202110508558.0
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113090201A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 董瑞華
• 申請（專利權）人: 董瑞華
• 主分類號: E21B17/07
• 分類號: E21B17/07
• 代理公司: 滄州市華盟知識產權代理事務所(普通合伙) 13142
• 代理人: 張林

本發明公開的一種軸力和扭力雙向復合減震器以及減震方法，包括減震本體，減震本體包括上筒體、中筒體與下筒體，上筒體、中筒體與下筒體內穿接有芯軸；上筒體與芯軸之間設置有軸向減震結構；中筒體與芯軸之間設置有周向減震結構；減震本體內設置有防止芯軸脫出的限位結構；上筒體、中筒體、下筒體與芯軸之間圍合形成潤滑油腔。本發明是一種能同時減緩或消除鉆具縱向及扭轉振動沖擊載荷的新型井下工具,實現了維持正常鉆壓和穩定扭矩、減少鉆具及地面設備振動損壞、提高鉆進速度以及降低鉆進成本；本發明雙向減震機構均采用了機械式減震元件，減震效果好，適用范圍廣，適用于各種巖性、硬度的地層、且不受井底溫度等工作環境因素的影響。

技術領域

本發明涉及鉆井減震工具技術領域，尤其涉及一種軸力和扭力雙向復合減震器以及減震方法。

背景技術

隨著深井、超深井的開采，在深度地層，地質構造越來越復雜，巖石硬度高，軟硬混雜，造成井下鉆進過程中扭轉、縱向和橫向沖擊振動及憋跳鉆嚴重，導致鉆頭、鉆具和地面設備的振動破環，鉆井周期長、鉆井成本居高不下等問題越來越突出，所以需要采取鉆具減震措施來消除振動的危害。

目前，經過多年的研究和應用證明，應用鉆具減震器是解決鉆具振動最為有效的方法，鉆具減震器不僅能夠調整底部鉆具固有的振動和鉆頭的自激振蕩頻率提高鉆頭破巖效率，還能夠吸收或減緩鉆具振動的沖擊力，從而提高鉆速，降低鉆井成本，提高鉆井效率，在目前常用的減震器中，從原理上來講，彈簧式減震器受井下條件的影響較小，工作頻率范圍較寬，其弱點是減震元件較易疲勞；氣墊式減震器是在密封腔內注入一定壓力的惰性氣體，通過氣室體積變化實現減震，特點是吸震效果好，但其致命弱點是密封結構復雜，而且注入的壓力只能在地面預調，吸震范圍有限；液壓式減震器一種是采用可壓縮硅油作為減震元件，還有一種是利用液壓阻尼結構原理，其優點是使用壽命長，弱點是密封結構復雜，在使用過程匯總還要受到井溫的影響。

在目前常用的減震器中，從功能結構上講，一種是單向減震器，即具備單一功能的軸向或周向減震器，還有一種是雙向減震器，即同時具備軸向和周向的雙向減震器，現有的雙向減震器都是在周向震級器的基礎上，增加了梯形螺旋連接機構，并通過活塞換向機構，實現扭轉振動和沖擊載荷轉換成周向振動和沖擊載荷，再由周向減震機構吸收，整體結構仍然存在復雜化、減震范圍小、受井下工況影響大、使用壽命短等問題，亟需進行改進。

發明內容

本發明的目的在于避免現有技術的不足之處，提供一種軸力和扭力雙向復合減震器以及減震方法，從而有效解決現有技術中存在的不足之處。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種軸力和扭力雙向復合減震器，包括減震本體，所述減震本體包括由上至下依次可拆卸連接的上筒體、中筒體與下筒體，所述上筒體、中筒體與下筒體內穿接有芯軸；

所述上筒體與芯軸之間設置有軸向減震結構；

所述中筒體與芯軸之間設置有周向減震結構；

所述減震本體內設置有防止所述芯軸脫出的限位結構；

所述上筒體與下筒體上分別配合芯軸的上下兩側設置有上密封結構與下密封結構；

所述上筒體、中筒體、下筒體與芯軸之間圍合形成潤滑油腔，所述軸向減震結構以及周向減震結構均設置在所述潤滑油腔內。

進一步，所述上筒體的頂部設置有用于和上部鉆具相連接的上鉆具螺紋，芯軸的底部設置有用于和下部鉆具相連接的下鉆具螺紋。

進一步，所述上筒體與中筒體之間以及中筒體與下筒體之間均通過錐螺紋結構進行連接。

進一步，所述軸向減震結構包括安裝于上筒體與芯軸之間的軸向減震碟簧。

進一步，所述上筒體上配合軸向減震碟簧的頂部設置有承載面，所述芯軸上可拆卸的設置有承載套，減震碟簧的底部抵靠在承載套的頂部。